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Linux系统编程之信号基础知识

news 来源：原创 2025/5/19 8:11:50

信号是Linux系统中用于进程间通信的一种机制，允许一个进程通知另一个进程发生了某些特定事件。信号可以来自硬件中断、用户输入，也可以来自其他进程或者内核本身。信号是一种异步通知机制，当某个事件发生时，操作系统会向目标进程发送一个信号。信号本质上是一个整数值，每个值代表一种不同的事件类型。

Linux定义了许多不同类型的信号，一些常用的信号、取值及其含义可参见下表。

信号名	取值	含义
SIGHUP	1	终端挂起或控制终端关闭时发出，常用于重启守护进程
SIGINT	2	用户按下Ctrl+C时产生，通常用来请求终止程序。
SIGKILL	9	强制终止进程，无法被捕获或忽略。
SIGUSR1	10	用户自定义信号1，可以根据需要自由使用
SIGSEGV	11	非法内存访问（即段错误），通常是由于程序试图访问未分配或保护的内存区域引起的。
SIGUSR2	12	用户自定义信号2，可以根据需要自由使用
SIGALRM	14	定时器到期时发出，常用于实现超时功能。
SIGTERM	15	请求正常终止进程，默认行为为优雅退出。
SIGCHLD	17/18/20	子进程状态改变（比如：暂停、终止等）时发出，父进程可以通过这个信号得知子进程的状态变化。

一个信号从产生到被清除，主要会经历以下六个阶段。

1、信号的生成。当某个事件发生时，操作系统会生成相应的信号。信号可以由以下几种方式触发。

（1）硬件中断。比如：非法指令执行、除零错误等。

（2）软件事件。比如：用户按下Ctrl+C、调用kill函数发送信号给另一个进程等。

（3）定时器到期。比如：alarm或setitimer函数设置的定时器到期时，产生的SIGALRM信号。

（4）子进程状态变化。比如：子进程终止或暂停时，发出的SIGCHLD信号。

（5）内核检测到异常情况。比如：非法内存访问时，产生SIGSEGV信号。

2、信号的传递。一旦信号被生成，它会被加入到目标进程的未决信号集中。此时，信号处于“未决”状态，意味着它已经被创建，但还没有被传递给进程。传递方式分为以下两种。

（1）立即传递。如果进程当前没有阻塞该信号，则信号会被立即传递给进程。

（2）等待传递。如果进程已经设置了对该信号的阻塞，则信号会在未决信号集中等待，直到进程解除对该信号的阻塞。

3、信号的排队。对于大多数信号类型来说，Linux只保持一个实例，即使同一类型的多个信号连续到达，也只会记录最新的那个。然而，有一些特殊的信号（比如：SIGCHLD）是可以排队的，即可以同时存在多个实例。排队方式分为以下两种。

（1）非排队。比如：SIGINT，如果两个SIGINT信号几乎同时到达，只有最后一个会被记录下来。

（2）排队。比如：SIGCHLD，每个子进程状态的变化都会产生一个新的SIGCHLD信号，并且它们会被独立地排队。

4、信号的阻塞与解除阻塞。进程可以通过调用sigprocmask函数来改变其信号掩码，从而实现对特定信号的阻塞或解除阻塞。通过将信号添加到进程的信号掩码中，可以暂时阻止该信号的传递。通过从信号掩码中移除信号，可以让之前被阻止的信号重新变得可传递。

5、信号的处理。当信号成功传递给进程后，它将根据预先设定的行为进行处理。处理方式取决于信号的默认动作，或者用户自定义的信号处理函数。

（1）默认行为。每种信号都有一个默认的动作，比如：终止进程、忽略信号、生成核心转储文件等。如果程序没有为某种信号注册处理函数，那么它将按照默认行为执行。

（2）自定义处理函数。我们可以通过signal或sigaction函数为特定信号注册自定义处理函数，这样当信号到达时，程序会切换到信号上下文并调用对应的处理函数。

6、信号的清除。一旦信号被处理完毕，就被认为是已处理的状态，并从进程的未决信号集中移除。这意味着，同一个信号不会再次触发相同的处理逻辑，除非又有新的相同类型的信号生成。